随着新能源汽车的迅速普及,人们对电动汽车充电设施要求也越来越高;为满足不同用户的充电需求,充电设备领域发展迅猛,产业配套环境也不断优化,“快充为主,慢充为辅”的模式已经趋于成熟。目前的充电站建设存在占用土地资源多、充电时间长、充电桩利用率低和电力资源浪费等弊端,节能、环保、高效的充换电站应运而生。本文提出了基于物联网的“换电设备+4G模块+云平台+电池包”搭配“插电设备+4G模块+云平台+电动汽车”的充换电系统方案。论文研究内容如下:（1）提出“换电为主,插电为辅,高效充电”的新能源汽车电能供应生态系统。该系统分为换电和充电两部分,对充电时长有严格要求的车辆,通过人机交互操纵由充电设备和机械自动化装置的换电系统,执行“三分钟”快速换电流程;对于充电时间宽裕的车辆,通过刷卡或者小程序控制进行插枪充电操作。（2）给出充换电系统的整体硬件框架,对该系统中换电系统、直流充电系统和交流充电系统三部分的硬件框架和主控制板硬件电路设计进行详细介绍。在直流充电系统中“电动汽车通过检测点判断车辆控制器可靠连接”的基础之上,设计出换电系统中“电池包通过气缸到位检测作为电池包控制器可靠连接”的接口检测电路。（3）介绍了充换电系统软件整体流程和各部分功能模块软件的设计方法。针对电网负荷过重、谷时段电量过剩和单机版加电卡丢失问题,提出电能供应、身份认证软件优化方案。（4）为实现管理员在局域网范围内控制换电流程和获取电池包详细信息,换电系统在换电控制区增加了本地服务器通信软件,在电池充电区增加了BMS私有CAN通信电路。经测试,该系统功能完善,各功能模块单元无故障且运行平稳,有效解决了充电时长问题,充电效率明显提高,用户体验流畅,应用前景较好。